以學(xué)生為中心《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)創(chuàng)新研究

【摘要】 ? ?《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革以O(shè)BE教學(xué)模式為牽引，強調(diào)推演式理論和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的使用。以學(xué)生為中心，學(xué)情分析研究為基礎(chǔ)，發(fā)揮專業(yè)基礎(chǔ)課程優(yōu)勢，強調(diào)通專、專專融合的內(nèi)容構(gòu)建;注重知識形態(tài)的二次構(gòu)建，以多視角模式展開教學(xué)內(nèi)容，將知識貫穿整個內(nèi)容體系;加強結(jié)構(gòu)清晰的項目分解理念，功能完整的項目整合要求的計算思維。

【關(guān)鍵字】 ? ?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? ?課程融合 ? ?知識構(gòu)建 ? ?計算思維

一、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

計算機課程體系以提升學(xué)生綜合能力和素質(zhì)是所有課程的任務(wù)，通過記錄和研究學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和問題，反思總結(jié)出適合本課程特點的教學(xué)模式一直是教學(xué)改革創(chuàng)新的方向。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》是計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門解決現(xiàn)實世界中數(shù)值與非數(shù)值問題的經(jīng)典課程，對后繼課程影響大。只錨定本門課程的單一教學(xué)內(nèi)容，既不從理工科基礎(chǔ)課程引入課程構(gòu)建思想，也不為學(xué)生提供專業(yè)發(fā)展的新需求，那么注定會導(dǎo)致學(xué)生無法及時掌握課程知識點，也無法應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容解決現(xiàn)實問題。目前本課程傳統(tǒng)教學(xué)過程側(cè)重理論細節(jié)，與實際程序設(shè)計思維、程序設(shè)計能力相距甚遠，究竟是教語言還是教編程，是注重知識還是能力培養(yǎng)？“見樹木不見森林”，吃不透、用不活所學(xué)知識，也是目前本課程的主要問題。

二、教學(xué)創(chuàng)新改革研究

2.1學(xué)情分析研究

教學(xué)方法設(shè)計前把強調(diào)學(xué)情分析當作首要任務(wù)，如圖1所示。針對本課程以及前驅(qū)課程的多輪講授經(jīng)驗，針對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的一次學(xué)情分析如下：

學(xué)習(xí)本課程前，學(xué)生在生活中已經(jīng)接觸過大量的應(yīng)用軟件，同時能夠理解軟件程序設(shè)計的基本理念。但對程序設(shè)計具體怎么實現(xiàn)還缺乏一定的抽象思維、邏輯思維能力。需要教師從直觀案例入手，使用一定的手段將抽象問題直觀展示、有淺入深引導(dǎo)學(xué)生對問題展開思考。例如：在講第三章棧和隊列操作時，采用教室中模擬實際應(yīng)用場景，學(xué)生充當為該結(jié)構(gòu)中的個體元素，扮演元素在操作過程的中具體狀態(tài)，加深對該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的印象與理解，進而抽象出數(shù)據(jù)模型的關(guān)鍵屬性以及建立過程。在與學(xué)生的互動中完成教學(xué)理論授課內(nèi)容，再以推演式教學(xué)方法，以“先做后說”的形式設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，教師先演示，學(xué)生根據(jù)程序運行結(jié)果進行歸納和總結(jié)，分析出程序中各模塊的實現(xiàn)功能后，再進一步開展實踐內(nèi)容。同時，在教學(xué)過程中要注意做好二次學(xué)情分析，及時調(diào)整講授內(nèi)容的難易程度。

二次學(xué)情分析：課堂章節(jié)授課結(jié)束后，及時記錄、分析、總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)習(xí)態(tài)度，重難點分析，知識掌握，作業(yè)完成情況等。通過二次學(xué)情分析記錄，在為下一個學(xué)年本課程授課前的一次學(xué)情分析提供重要依據(jù)。

2.2注重課程間教學(xué)內(nèi)容的整合

1.與理工科基礎(chǔ)課程整合，解決數(shù)值問題，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，便于提升學(xué)生對基礎(chǔ)學(xué)科的認知力。同時，學(xué)生通過借助基礎(chǔ)學(xué)科的經(jīng)典算法，理解如何將復(fù)雜的現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為計算機內(nèi)部存儲和處理的方法。

2.與專業(yè)課程整合，解決非數(shù)值問題。

將后繼專業(yè)課程中的案例項目通過功能分解，把基礎(chǔ)模塊拿到本課程課堂中進行實踐，如操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度算法的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)清單的處理、機器學(xué)習(xí)方法模塊等案例。

2.3注重二次知識形態(tài)構(gòu)建

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》授課總學(xué)時為72學(xué)時，共計9個章節(jié)授課內(nèi)容。覆蓋廣泛，知識點繁雜。教學(xué)內(nèi)容注重知識形態(tài)的二次構(gòu)建，包括理論、抽象、設(shè)計、思政四方面。為學(xué)生提供多交叉的學(xué)習(xí)視角理解課程內(nèi)容，形成實踐能力。

理論部分將9個章節(jié)劃分為四大知識模塊：預(yù)備知識模塊（1章+知識擴充）、線性結(jié)構(gòu)模塊（2-5章）、非線性結(jié)構(gòu)模塊（6-7章）、算法模塊（8-9章）。把繁雜的知識點按照章節(jié)間聯(lián)系歸約為四大內(nèi)容模塊，打消學(xué)生的畏難心理。劃分后的知識模塊幫助學(xué)生在模塊內(nèi)產(chǎn)生遷移學(xué)習(xí)，模塊間產(chǎn)生對照學(xué)習(xí)的效果（圖2）。

抽象部分打破章節(jié)約束，將邏輯結(jié)構(gòu)-存儲結(jié)構(gòu)-運算貫穿整個內(nèi)容體系（圖3）。教師在授課前吃透教材，將學(xué)習(xí)內(nèi)容進行歸約，一方面從教材的章節(jié)出發(fā)，另一方面要突破教材章節(jié)的約束，將各章知識有機的串聯(lián)起來。

設(shè)計部分在學(xué)生理解理論和抽象兩部分的基礎(chǔ)上繼續(xù)開展，掌握理論的算法數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及算法分析;抽象數(shù)據(jù)類型以及重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù);設(shè)計將理論算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與編程實踐相結(jié)合。在達到前兩個目的時，學(xué)生就已經(jīng)基本具備了解決現(xiàn)實未知問題的能力，再輔以必要的綜合項目訓(xùn)練就可以達到第三個目的。以案例為依托，注重以成果為導(dǎo)向，進一步培養(yǎng)學(xué)生團隊合作、科學(xué)研究的能力，勇于實踐、勇于創(chuàng)新的職業(yè)精神以及獨立的思考辯識能力。

思政部分體現(xiàn)在教學(xué)色設(shè)計中，主要從三方面設(shè)計思政教學(xué)內(nèi)容：第一，將課程與傳統(tǒng)文化結(jié)合，消解學(xué)生學(xué)習(xí)工科的畏難情緒;第二，數(shù)據(jù)反映世界，與前沿科技結(jié)合;第三，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模擬現(xiàn)實社會，與社會主義核心價值觀結(jié)合。

2.4 OBE理念引導(dǎo)的TBL教學(xué)方法

為學(xué)生提供教材導(dǎo)讀、學(xué)習(xí)任務(wù)、情景案例（從基礎(chǔ)課、專業(yè)課和綜合實訓(xùn)項目中選?。┑葘W(xué)習(xí)資源，以小組形式展開課前學(xué)習(xí)，以提出問題為目標，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。教學(xué)中，實踐項目教學(xué)安排提倡學(xué)習(xí)小組圍坐，教師巡回學(xué)習(xí)小組之中;教師下達任務(wù)書，學(xué)生圍繞填報任務(wù)書為目的，自主探究與討論;最終，教師根據(jù)任務(wù)書，給予不同小組輔助問題解答以及個性化的指導(dǎo)，完成授課環(huán)節(jié)。課后，引入小助教（學(xué)委、學(xué)習(xí)組長）機制。遵循當代大學(xué)生的心理特征，助教機制有效打破老師和學(xué)生之間的溝通障礙。

三、結(jié)束語

本文研究了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革創(chuàng)新方法，適應(yīng)新工科課程體系培養(yǎng)目標，切實提升學(xué)生綜合能力為出發(fā)點，注重因材施教，結(jié)合教師經(jīng)驗與教學(xué)數(shù)據(jù)，做好學(xué)情分析。在準確理解學(xué)情的基礎(chǔ)上，探索課程間教學(xué)內(nèi)容的融合，與課程內(nèi)形成二次構(gòu)建知識的教學(xué)方法。實踐教學(xué)中以O(shè)BE理念牽引，翻轉(zhuǎn)課堂。課堂中以圍繞填報任務(wù)書為項目起始結(jié)點，展開TBL教學(xué)。在授課過程中，課堂氛圍積極活躍，學(xué)生的能力有了顯著提高。然而，在改革實踐中仍存在不足，例如學(xué)情分析的研究與授課計劃學(xué)時安排上的平衡等問題，將在接下來的改革中繼續(xù)展開探索。

李立（1986年8月），承德醫(yī)學(xué)院，女，漢族，河北省承德市，講師，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。

基金：2018-2019年度河北省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目“融入計算思維理念的計算機基礎(chǔ)立體化教學(xué)研究與實踐”（2018GJJG332）。